Question

В електричний чайник налили 1 л води за температури 15 градусів.Визначте,через який час закипить вода в чайнику,якщо сила струму в його нагрівальному елементі дорівнює 10 А,напруга в мережі - 220 В,ККД чайника - 84% ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА

Answer 1

Щоб визначити час, через який вода закипить в електричному чайнику, потрібно врахувати енергетичні втрати і використання електричної енергії.

Спочатку знайдемо електричну потужність, яку споживає чайник:

Потужність = Напруга * Сила струму = 220 В * 10 А = 2200 Вт

ККД (коефіцієнт корисної дії) чайника дорівнює 84%, що означає, що 84% електричної потужності використовується для нагрівання води.

Електрична потужність для нагрівання води = 2200 Вт * 0.84 = 1848 Вт

Енергія, необхідна для підігріву 1 л води з 15 градусів до точки кипіння (100 градусів), складає 4186 Дж/кг * 1000 г = 4 186 000 Дж.

Час, необхідний для передачі цієї енергії воді, можна визначити за формулою:

Час = Енергія / Потужність

Час = 4 186 000 Дж / 1848 Вт ≈ 2263 сек

Отже, вода закипить в чайнику приблизно через 2263 секунди або 37,7 хвилин (заокруглюючи до найближчого цілого значення).

Answer 2

Для розв'язання цієї задачі, спочатку необхідно визначити кількість тепла, необхідного для нагрівання 1 літра води з 15 градусів до точки кипіння.

Маса води (m) = 1 кг (1 л води має масу 1 кг) Початкова температура (T1) = 15 °C Температура кипіння (T2) = 100 °C Теплоємність води (C) = 4,186 Дж/(град.С) (це середня теплоємність води в діапазоні температур 0-100 °C)

Необхідна кількість тепла (Q) для підігріву води може бути обчислена за формулою: Q = m * C * (T2 - T1)

Після визначення кількості тепла (Q), ми можемо використати другий закон термодинаміки, щоб обчислити час, за який це тепло буде виділятися нагрівальним елементом:

Q = P * t де Q - кількість тепла (в джоулях), P - потужність нагрівального елемента (в ватах), t - час (в секундах).

У цьому випадку потужність нагрівального елемента (P) дорівнює добутку сили струму (I) на напругу (U): P = I * U

Знаючи це, ми можемо обчислити час (t): t = Q / P

Заміняючи відповідні значення у формулах, отримаємо:

Q = 1000 г * 4,186 Дж/(град.С) * (100 °C - 15 °C) Q = 334,88 кДж (кілоджоулі)

P = 10 А * 220 В P = 2200 Вт (вати)

t = 334,88 кДж / 2200 Вт t ≈ 0,152 с (секунди)

Отже, вода в чайнику закипить приблизно через 0,152 секунди після початку нагрівання.